智能化模拟产品芯海科技SmartAnalog®系列CS32A0X0工业多场景应用

2022-08-10

感知和交互模块是工业及汽车应用控制的关键,需要高精度ADC及高可靠性MCU才能实现更智能化的系统控制。芯海科技(股票代码:688595)是具备ADC和MCU双平台设计半导体企业,针对工业及汽车的多个细分应用,拥有多种成熟的产品和应用方案。

芯海近期推出了SmartAnalog®系列的第一颗智能化模拟产品,集成高可靠性32位MCU内核和丰富的高性能模拟功能。内置了24位高精度、8Ksps 采样率及30ppm/℃低温漂的高性能ADC、12位DAC、低失调运放、恒流源输出及LED驱动等多种模拟前端外设。

SmartAnalog®系列CS32A0X0可根据不同工业应用场景的需求,产生精准可调的电压、电流等激励信号,同时配合内部集成的24位多通道差分/单端输入的高精度ADC,实现电压、电流、化学、生物、光电、温度、压力、烟雾探测等多种信号的测量。其内部集成的高性能MCU又可以实现数据处理,通过不同的外设接口直接输出对应的数字信号,降低后端电路硬件及软件的要求,实现信号链回路极简设计。

除此之外,CS32A0X0还针对工业物联网强化了内置的安全加密引擎,内置的AES128算法能够实现一些基础的物联网安全加密功能,包括安全升级、安全更新以及安全启动。

CS32A0X0的工作温度范围为-40℃~105℃,结温125℃,具备工业高可靠性,是一颗可以比肩国际大厂TI、ADI、ST模拟性能的智能化产品,提供一系列电源工作模式,以满足不同的低功耗应用。适用于工业惠斯通电桥、三线式RTD测温、电化学传感器检测、阵列式信号检测等十几种多变测量场景。

 

CS32A0X0内部系统框图 

类惠斯通电桥传感器应用

在工业自动化系统中有大量需要测量和控制的参数,比如温度、压力、湿度、流量等都可以通过类压阻式惠斯通电桥实现测量。它的基本原理是桥式电阻中的阻值会由于形变产生变化,在给定的电压激励条件下,这些阻值的变化会产生变化的差分电压,由于信号的内阻及幅值非常小,需要高输入阻抗的差分放大器及可编程增益放大做到系统检测精度最高。

CS32A0X0内置低噪声PGA(支持x1~x128增益),输入阻抗可以达到G欧级别,同时内置最高22位ENOB的24位Σ-ΔADC,支持单周期稳定建立,支持50-60Hz工频干扰抑制,最多支持4通道桥式差分信号检测,是工业测量的最佳选择,内置温度传感器加上32位MCU可以用做温度补偿,进一步提高系统精度。

惠斯通电桥传感器应用 

RTD三线式测温应用

RTD(电阻温度探测器)测温是工业上常见的可以在很宽温度范围(-260℃~850℃)实现高精度测温的方法。RTD的传感元件是由线圈或者纯金属沉积膜组成,其阻值会随着温度的升高而变大,随着温度的降低而减小。

根据引出线的数量不同,RTD可分为两线式、三线式、四线式。三线式作为性价比最高的测温方案,在工业上应用最为广泛。它的基本原理是通过两路高精度、高匹配性的电流源来抵消引线带来的误差,再用高精度ADC检测温度。CS32A0X0内置两路独立高精度恒流源输出,支持4-1000µA电流输出,匹配性很高,可以至多用于3个通道三线式RTD温度检测,同时匹配24位高精度Σ-ΔADC,实现最优测温系统。

RTD三线式测温应用

电化学传感器检测

电化学传感器是基于待测物质的电化学特性,将待测物化学量转变成电学量进行传感检测的一种传感器,广泛应用在工业上的重金属离子、微生物浓度检测等。CS32A0X0内置24位高精度ADC,12位1MHz输出速率的DAC以及低失调运放,加上32位高性能MCU,通过配置外围的激励及信号调理电路,可以采用传统的循环伏安扫描法,直接给出待测物浓度。

电化学传感器检测 

恒温电路应用

传感器是工业物联网重要组成部分,被大量应用于物联网终端。不同的传感器需要就需要多套电路、多种器件来实现应用的数据采样及处理,模拟性能要求高、外围电路复杂且系统成本高,采用芯海科技CS32A0X0单SoC方案可以实现高精度采样的同时硬件电路归一化,大大简化设计。

以某些工业传感器为例,在需要高精度ADC的同时,还需要恒温工作电路来保障传感器的最佳工作条件。芯海科技CS32A0X0可以提供一站式解决方案,通过ADC+MCU+DAC组合,外挂外部的MOS,以及恒温控制算法,使传感器工作在恒定温度下,从而实现系统及最高精度检测。

恒温电路应用 

不断迭代ADC技术 持续推出智能化模拟产品

芯海科技的优势领域是ADC+MCU模数混合产品的研发创新,SmartAnalog®产品的量产,是公司在工业智能化模拟产品战略路线上迈出坚实的一步。随着芯海ADC技术不断突破应用边界,实现更高的精度和更快的采样率,后续将推出更多智能化模拟产品,用于光电信号、雷达位置检测等要求更高的应用领域。